STE-KEP-FR数值算法+多块重叠网格技术，桌面级显卡算力即可解锁更多汽车外流场细节

　　DIMAXER革命性高解析度工业软件

　　CAE技术在汽车研发过程中发挥着重要作用。工程师通过CAE分析评估汽车的相关性能，为产品设计提供科学依据和数据支持。随着国内汽车工业的不断发展，CAE工业软件体系将在未来占据越来越重要的战略地位，推动汽车工业的发展和进步。秩益科技自主研发的高解析度工业仿真软件DIMAXER，支持流体、结构、传热、噪声、燃烧及电磁等诸多物理场景的仿真计算。DIMAXER拥有完全自研的前沿高阶算法和独特的重叠网格生成技术，可在低成本消费级GPU硬件上实现高利用率，在提高计算速度和精度的同时降低企业研发成本。

　　DIMAXER软件重叠网格方法可以在保留几何细节的前提下不牺牲近壁面边界层解析度，简化壁面边界层网格处理。此外，DIMAXER软件支持高阶网格格式，以较少的单元拟合复杂曲面边界，结合创新数值算法和全异步计算模型，在相同算力下大幅提升仿真解析度。

　　基于DIMAXER软件对慕尼黑工业大学(TUM)研究团队开发的DrivAer-fastback模型进行壁解析大涡模拟，采用4阶精度求解器对半车模型进行计算。基于核心算法的近线性加速比特性，可按照用户硬件规模分配计算负荷。

　　前处理-网格

　　DIMAXER软件多块重叠网格技术允许用户将复杂模型任意拆分为若干子块，基于各个子块生成的近壁面非结构六面体网格可以灵活地组装，解决了复杂几何在近壁面区域网格质量降低的问题。

　　在非近壁面区域，采用笛卡尔背景网格与近壁面网格进行重叠，同时支持多种用户定义的加密形式。

　　下图展示了DIMAXER将DrivAer模型拆分为车身、后视镜、轮胎、门把手等若干部分后互相重叠。可以看到边角重叠的位置，近壁面分辨率被完整的保留了下来：

　　计算设置

　　使用DIMAXER不可压求解器对该算例进行求解，第一层壁面网格Y+=10，基于4阶求解点计算的Y+约为2.5，采用HLLC对流通量，求解Re= 4.87e6。

　　入口采用自由来流40m/s的速度入口条件，出口设为均匀压力出口条件。

　　模型全部采用非滑移壁面，地面速度=自由来流速度，车轮做不旋转处理。

　　采用均匀初场对流场进行初始化。

　　计算资源

　　4阶精度求解，模型体单元数量约170万，总求解点数约1.1亿。

　　3张Nvidia GeForce RTX 4090显卡，每个流动周期约耗时两天。

　　采用单节点8卡配置时，可将一个流动周期的计算时间压缩到20小时以内。

　　计算结果

　　1、风阻预测

　　流动发展约0.15s(约1.5个流动周期)后Cd波动幅值减小，将计算所得气动力均值及Y0面上的压力系数均值与Angelina I. Heft 团队在1/4风洞实验中的数据进行对比。

　　TUM Angelina I. Heft 团队 1/4模型风洞实验

　　统计气动力结果：在0.25-0.45s上的Cd采样均值为0.2503，同工况实验值为0.2430。

　　风阻系数Cd

　　相对误差约3%，DIMAXER软件计算结果表现出与实验的良好一致性。

　　2、压力系数预测

　　通过比较0.25-0.45s内车身上半部的Cp均值分布，可以发现除去部分受车顶支撑结构影响的测点外，DIMAXER的计算结果表现出与实验的良好一致性。

　　DIMAXER VS 实验(车身上半部Cp分布，Y0截面)

　　DIMAXER VS 实验(雨刷槽位置Cp分布，Y0截面)

　　DIMAXER VS 实验(车身下半部Cp分布，Y0截面)

　　值得一提的是：DIMAXER软件计算结果捕捉到了雨刮槽内的分离和前风窗上的再附着现象，相较于RANS方法刻画得更为精确。

　　3、车辆底部与地面间相互作用

　　DIMAXER软件也可以很好地还原车辆底部与地面间的相互作用，在相同网格数量下可以求解出更为精细的速度剖面，为车辆地面效应、轮胎相关流动以及风洞地面影响等相关研究提供了高精度工具。下图展示了Y0截面上，车辆底部在X=0*wheelbase / 0.5*wheelbase / 1*wheelbase三位置的轴向速度剖面：